Введение к работе
Актуальность работы. К числу наиболее перспективных технологических процессов заготовмтельно-штамповочного производства относится формообразование деталей методом обтяжки. Гибка с растяжением (обтяжка) применяется для изготовления крупногабаритных деталей сложной геометрии из листа и профиля.
По мере развития авиационной промышленности постоянно повы-іааюіся сложность геометрии деталей, получаемых методом обтяжки, и грсбовании к их качеству. Появляются новые обтяжные прессы, обладающие большими кинематическими возможностями. Все современное обтяжное оборудование оснащается развитой системой ЧПУ.
Наряду с этим технология формообразования методом обтяжки практически не меняется. Процесс обтяжки часто ведется по устаревшей схеме (простая обтяжка), когда заготовка практически полностью вступает в контакт с поверхностью пуансона уже в начале процесса. Использование данной схемы приводит к неравномерному распределению деформаций по поверхности изготовляемой детали и, следовательно, появлению брака в виде разрывов, неустранимых гофр, недопустимого роста зерна. Управление процессом в этом случае осуществляется лишь за счет выбора начальных параметров формообразования.
В сложившейся ситуации необходимо предложить более совершенную схему процесса и технологию реализации ее на современном оборудовании.
Управление процессом обтяжки при реализации сложных схем фор-мообрачоиания должно осуществляться с использованием информации о текущем напряженно-деформированном состоянии заготовки, с учетом возможностей оборудования.
Бездефектная технология формообразования методом обтяжки для оборудования, оснащенного ЧПУ, может быть реализована путем формирования управляющей программы и определения ряда параметров процесса, исключающих появление технологических отказов и позволяющих получать детали требуемого качества.
Эти проблемы может решить автоматизированная система синтеза управляющих программ для процесса обтяжки, которая формирует оптимальные управляющие программы для конкретного оборудовании на основе моделирования процесса формообразования.
Настоящая работа выполнялась в соответствии с перечнем критических технологий федерального уровня, направление 2.6 «Интеллектуальные системы автоматизированного проектирования и управления». Тема работы включена в основное научное направление ВГТУ «Компьютерная механика и автоматизированные системы проектирования технологий и конструкций машиностроения и аэрокосмической техники», научное направление «Автоматизированное проектирование операций листовой штамповки» кафедры «Прикладная механика».
Целью работы является повышение эффективности формообразования листовых материалов на обтяжном оборудовании с программным управлением.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи исследования:
-
Исследовать технологические возможности процесса обтяжки;
-
Разработать методику определения напряженно-деформированного состояния заготовки в процессе ее формообразования и методику прогнозирования появления технологических отказов деформационного типа;
-
Изучить кинематические схемы существующих моделей обтяжного оборудования и предложить методику их наиболее эффективного использования при формообразовании;
-
Разработать единую схему управления процессом обтяжки, обеспечивающую оптимальные условия формообразования и позволяющую избежать появление технологических отказов;
-
Применить разработанную методику для прессов типа FEKD и FEL и внедрить ее на производстве.
Научная новизна. В работе предложена единая схема управления поперечной и продольной обтяжкой, основанная на идее локального деформирования и обеспечивающая более равномерное распределение деформаций по поверхности изготовляемой детали. Уточнен механизм формообразования листовых деталей двойной кривизны. Введены инженерные критерии, на основании которых строится программа деформирования и которые реализуют схему монотонного процесса формообразования. Разработана методика наиболее эффективного использования возможностей современного обтяжного оборудования.
Практическая значимость. Реализация предложенной технологии позволяет оптимизировать процесс формообразования: исключить появление
технологических отказов, уменьшить трудоемкость и объем доводочных работ, существенно сократить сроки проектирования и отладки технологических операций, улучшить качество изготовляемых деталей, повысить производительность. Оптимизация достигается за счет применения моделирования процесса обтяжки конкретной детали на конкретном оборудовании.
Разработана методика использования предложенной технологии для новых типов обтяжного оборудования,
Достоверность и обоснованность научных положений, результатов и выводов работы обеспечена корректной постановкой задач, аргументированными допущениями, использованием надежных и эффективных математических методов исследования, использованием современной вычислительной техники.
Научные положения и практические результаты работы подтверждены опытно-промышленными испытаниями предложенных технологий.
Внедрение и изготовление реальных деталей позволило проверить правильность формирования управляющих программ для ЧПУ, подтвердить работоспособность моделей и разработанных систем.
Промышленная реализация. Разработаны системы автоматизированного синтеза управляющих программ процесса обтяжки для прессов типа FF.KD и FEL. Системы разрабатывались для производственных условий, были апробированы на авиационных заводах городов Воронеж, Самара, Ульяновск, прошли испытания на заводе "Aerospatiale" (Франция) и являются законченными программными продуктами. В настоящее время эксплуатируются на авиационных заводах "Aerospatiale" (Франция) и 'Soiiaca" (Бельгия). Системы были зарегистрированы в Парижском агентстве по защите авторских прав на программные продукты, о чем выдан соответствующий сертификат.
Апробация работы. Результаты исследования были доложены и обсуждены на:
ежегодных конференциях ВГТУ;
научных семинарах на фирмах "Boeing" (США, 1996 г.) и "Aerospatiale" (Франция, 1995 г.);
- научном семинаре в Высшей школе Нанта (Франция, 1996 г.).
Публикации. По результатам исследования опубликовано 4 работы.
4 Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложения, изложена на 173 страницах и содержит 139 с. машинописного текста, 34 рисунка, 8 таблиц, список литературы из 77 работ.